Η περιοχή έρευνας, η οποία καταλαμβάνει τις αυτοτελείς υδρολογικές λεκάνες των χειμάρρων Σέλεμνου, Ξυλοκέρα και Βολιναίου, καταλαμβάνει συνολική έκταση 68.6 km2 και εντοπίζεται στη ΒΔ Πελοπόννησο, στο βόρειο τμήμα του Νομού Αχαΐας. Από βορρά ορίζεται από τον Πατραϊκό Κόλπο και από νότο από το Παναχαϊκό Όρος. Το γεωλογικό υπόβαθρο της περιοχής αποτελούν οι σχηματισμοί της ζώνης Ωλονού – Πίνδου, ενώ το ημιορεινό και πεδινό τμήμα της είναι πληρωμένο από Πλειο-Πλειστοκαινικά και Ολοακινικά ιζήματα. Η περιοχή καλύπτεται κυρίως από φυσική βλάστηση και δάση (46.11%) καθώς και συστήματα καλλιεργειών (46.29%), ενώ υπάρχουν και μικρές εκτάσεις βοσκοτόπων (5.67%). Όσον αφορά τους κατοίκους, εκτός από τις καλλιέργειες και την εκτροφή ζώων, που αποτελούν τις κύριες δραστηριότητές τους, υπάρχει και ένας μικρός αριθμός βιομηχανιών (1.51%) οι οποίες εντοπίζονται κοντά στις αστικές περιοχές. Το μέσο υψόμετρο της περιοχής είναι 480.74 m και η μέση κλίση 42.04%. Οι υψηλές αυτές τιμές δείχνουν ότι στην περιοχή διατηρείται ένα ισχυρό ανάγλυφο. Η διατήρηση του ισχυρού αναγλύφου έχει να κάνει με την ενεργό τεκτονική που έχει δράσει στην περιοχή κατά τη Μεταλπική περίοδο. Μέρος της ενεργού τεκτονικής είναι και ο πλέον υψηλός ρυθμός ανύψωσης που υφίσταται η περιοχή, αφού κοντά στην υπολεκάνη του Ρίου έχει υπολογιστεί στα 4.5 mm/year. Η αύξηση του ρυθμού ανύψωσης κατά το Τεταρτογενές συνεπάγεται την ανάπτυξη του υδρογραφικού δικτύου καθώς επίσης και μεγάλης έκτασης μεταβολή της κοκκομετρίας, από λεπτόκοκκο σε αδρόκοκκο, προς τα πάνω, με παράλληλη αύξηση του όγκου του παραγόμενου υλικού. Η μέση κλίση των λεκανών κυμαίνεται μεταξύ 36.34% και 44.46%, ενώ το μέσο υψόμετρο μεταξύ 441.89 m και 611.99 m. Το υψόμετρο μεγίστης συχνότητας κυμαίνεται από 250 έως 450 m, ενώ ο βαθμός αναγλύφου από 0.143 έως 0.165. Το υδρογραφικό δίκτυο είναι καλά αναπτυγμένο και επικρατεί η κατακόρυφη διάνοιξη των κοιλάδων. Βρίσκεται στο στάδιο νεότητας και η επικρατούσα μορφή του είναι η δενδριτική. Η ανάπτυξή του είναι συνυφασμένη με την ανάπτυξη των τεκτονικών ασυνεχειών ΔΝΔ-ΑΒΑ διεύθυνσης, δεδομένου ότι αποτελούν επιφάνειες αδυναμίας τις οποίες τα ρέοντα ύδατα μπορούν να διαβρώσουν και σχηματίσουν κανάλια επιφανειακής απορροής. Φτάνει μέχρι την 5η τάξη, ενώ η υδρογραφική πυκνότητα κυμαίνεται μεταξύ 2.425 και 3.223 και η συχνότητα μεταξύ 5.175 και 8.742. Η μελέτη των ιστολογικών χαρακτηριστικών των κόκκων στις κοίτες των χειμάρρων έδειξε ότι η ποσοτική παρουσία των λιθολογιών καθώς και μεταβολή του αριθμητικού μέσου σχετίζονται, κυρίως, με την εισροή νέου υλικού (στο ανώτερο και μέσο ρουν) καθώς και με τις ανθρωπογενείς παρεμβάσεις στους χαμηλότερους σταθμούς δειγματοληψίας. Επίσης, τα ποσοστά των ασβεστόλιθων μεταβάλλονται αντίστροφα με τα ποσοστά των κερατόλιθων. Από τη μελέτη των δειγμάτων του Σέλεμνου και του Βολιναίου παρατηρήθηκε ότι η μεταβολή της στρογγυλότητας σχετίζεται με την εισροή νέου υλικού, ενώ στον Ξυλοκέρα, πέραν της εισροής νέου υλικού, έχει μικρή συμμετοχή και ο ανθρωπογενής παράγοντας. Στα δείγματα του Σέλεμνου η σφαιρικότητα επηρεάζεται κυρίως από την εισροή νέου υλικού και δευτερευόντως από τις ανθρωπογενείς παρεμβάσεις. Η σφαιρικότητα στους κόκκους του Ξυλοκέρα επηρεάζεται από την εισροή νέου υλικού. Τέλος, στα δείγματα του Βολιναίου η σφαιρικότητα εξαρτάται κυρίως από την εισροή νέου υλικού και δευτερευόντως από την εκλεκτική ταξινόμηση και την ανθρώπινη παρέμβαση, ενώ δείχνει να αυξάνεται με την απόσταση μεταφοράς. Τα επικρατέστερα σχήματα των κόκκων και στους τρεις χείμαρρους είναι το δισκοειδές και το σφαιρικό, ενώ οι πεπλατυσμένοι και οι κυλινδρικοί εμφανίζονται σε ποσοστό 8-10%. Όσον αφορά τα υποεπιφανειακά ιζήματα της κοίτης, αυτά χαρακτηρίζονται από πολύ πτωχή ταξινόμηση. Ακόμα, παρουσιάζουν θετική έως πολύ θετική ασυμμετρία, που υποδεικνύει την περίσσεια λεπτόκοκκου υλικού το οποίο φιλτράρεται μέσα στο χονδρόκοκκο. Τα ιζήματα αυτά χαρακτηρίζονται από λεπτόκυρτη έως μεσόκυρτη καμπύλη, που σημαίνει ότι παρουσιάζουν μεγαλύτερη διασπορά τιμών στο κέντρο. Αυτό επιβεβαιώνει και την παγίδευση του λεπτού υλικού μέσα στο χονδρόκοκκο, ενώ η ταχύτητα παραμένει σχεδόν σταθερή. Ωστόσο, κατά θέσεις, τα ιζήματα παρουσιάζουν πλατύκυρτη καμπύλη, ως αποτέλεσμα των αυξομειώσεων της ταχύτητας ροής. Από υδρολογικής σκοπιάς, οι πλέον ξηροί μήνες είναι οι Ιούνιος, Ιούλιος και Αύγουστος, ενώ οι μέγιστες τιμές βροχόπτωσης εμφανίζονται κατά τους μήνες Νοέμβριο και Δεκέμβριο. Το ύψος βροχής αυξάνεται με ρυθμό 85 mm ανά 100 m αύξησης του υψομέτρου. Η θερμοκρασία ακολουθεί κανονική κατανομή, με μέγιστα τους μήνες Ιούλιο και Αύγουστο και ελάχιστα τους μήνες Ιανουάριο και Φεβρουάριο. Κυμαίνεται μεταξύ 8 και 26 ºC και ελαττώνεται με ρυθμό 0.75 ºC ανά 100 m αύξησης του υψομέτρου. Η σχετική υγρασία παρουσιάζει παραπλήσια πορεία με αυτή των βροχοπτώσεων, ενώ το αντίθετο παρατηρείται με την πορεία της σχετικής υγρασίας και της θερμοκρασίας. Αντίθετα, η ηλιοφάνεια και η θερμοκρασία παρουσιάζουν παραπλήσιες πορείες. Το κλίμα της περιοχής χαρακτηρίζεται ως εύκρατο με ξηρό θέρος. Ο μέσος ετήσιος όγκος (1975-2004) νερού από βροχόπτωση ανέρχεται σε 71.649x106 m3, που αντιστοιχεί σε ένα μέσο ύψος βροχόπτωσης της τάξης των 1168.84 mm. Ο βροχομετρικός αυτός δείκτης είναι αρκετά υψηλός, αφού ο μέσος δείκτης για τον Ελλαδικό χώρο είναι 823 mm. Η μέση ετήσια ποσότητα που κατεισδύει και γίνεται υπόγειο νερό ανέρχεται σε 13.487x106 m3 ή 223.94 mm νερού, που αντιστοιχεί στο 19.07% του ετήσιου ύψους βροχόπτωσης. Από αυτά, τα 2.24x106 m3 (16.64%) κατεισδύουν στον προσχωματικό υδροφόρο και τα 8.525x106 m3 στους ασβεστόλιθους (63.34%). Οι απώλειες λόγω εξατμισοδιαπνοής υπολογίζονται σε 27.149x106 m3, που αντιστοιχούν σε 439.05 mm νερού ή στο 37.68% του ύψους βροχόπτωσης. Ακόμα, οι απώλειες λόγω επιφανειακής απορροής υπολογίζονται σε 31.013x106 m3 και αντιστοιχούν σε 505.76 mm νερού ή στο 43.25% του συνολικού ύψους βροχόπτωσης. Το ποσοστό αυτό είναι ιδιαίτερα μεγάλο και αποδίδεται στο ισχυρό ανάγλυφο που επικρατεί στην περιοχή. Η γενική κατεύθυνση ροής στα υπόγεια ύδατα του προσχωματικού υδροφόρου είναι Β έως ΒΔ, με τις ισοπιεζομετρικές καμπύλες να μετατοπίζονται κατά την υγρή περίοδο προς την ακτογραμμή. Οι μεταβολές της στάθμης μεταξύ υγρής – ξηρής περιόδου κυμαίνονται μεταξύ 0 και 4.7 m και η μέση διακύμανση της στάθμης ανέρχεται στα 2.05 m. Η υδραυλική κλίση ισούται με 2.5‰ στις περιοχές των λεκανών Σέλεμνου και Ξυλοκέρα και 5-8‰ στην περιοχή της λεκάνης του Βολιναίου. Τα ρυθμιστικά αποθέματα του προσχωματικού υδροφόρου υπολογίζονται στα 3.25x106 m3. Στο πλαίσιο της παρούσας έρευνας, πραγματοποιήθηκε δειγματοληψία και χημική ανάλυση από 20 σημεία ύδατος (σημεία κοίτης και γεωτρήσεις του προσχωματικού υδροφόρου) κατά τα έτη 2005-2008. Οι κύριες πηγές μόλυνσης των επιφανειακών υδάτων είναι οι καλλιεργήσιμες εκτάσεις, εξαιτίας της απόπλυσης και της απορροής λιπασμάτων και φυτοφαρμάκων, καθώς και η εκτροφή ζώων. Ωστόσο, οι τιμές της αμμωνίας, του φωσφόρου και των νιτρωδών και νιτρικών ιόντων δεν είναι υψηλές ώστε να καθιστούν απαγορευτική τη χρήση των επιφανειακών υδάτων για άρδευση ή ακόμα και για ύδρευση (μετά από κατάλληλη επεξεργασία σε ειδικές εγκαταστάσεις). Το σύνολο των δειγμάτων νερού των γεωτρήσεων του προσχωματικού υδροφόρου κατατάσσεται στην κατηγορία CaHCO3. Το νερό του υδροφόρου είναι καλής ποιότητας με την αγωγιμότητα να κυμαίνεται μεταξύ 433 και 771.5 μS/cm. Οι χαμηλές τιμές Cl- και Na+ δεν υποδεικνύουν φαινόμενα υφαλμύρινσης. Έτσι, τα υπόγεια ύδατα κατατάσσονται στις κατηγορίες S1-C2 και S1-C3 του διαγράμματος SAR-EC, που σημαίνει ότι είναι κατάλληλα για άρδευση. Η ανάγκη πρόβλεψης έντονων διαβρωτικών συνθηκών και πλημμυρικών φαινομένων είναι σημαντική γιατί επιτρέπει τον ορθολογικό σχεδιασμό των έργων υποδομής της περιοχής και την αποφυγή εκτεταμένων καταστροφών από αιφνίδια και μη φαινόμενα (βροχοπτώσεις και καταιγίδες). Η ανάγκη αυτή υπαγορεύτηκε εξαιτίας, κυρίως, των σοβαρών συνεπειών στα τεχνικά έργα (π.χ. προσχώσεις σε ταμιευτήρες ή υποχώρηση φραγμάτων) αλλά και στον άνθρωπο. Για το σκοπό αυτό, χρησιμοποιήθηκαν ειδικά μοντέλα προσομοίωσης. Για τον υπολογισμό της εδαφικής διάβρωσης στις λεκάνες απορροής, έγινε χρήση της Παγκόσμιας Εξίσωσης Εδαφικής Απώλειας (ΠΕΕΑ) η οποία συνυπολογίζει τις γεωλογικές, γεωμορφολογικές και μετεωρολογικές συνθήκες καθώς και τις χρήσεις γης της περιοχής. Από τη χρήση του μοντέλου, ως περιοχές υψηλού κινδύνου εδαφικής απώλειας ορίζονται οι περιοχές στους οικισμούς Αργυρά, Σελλά και Πιτίτσα καθώς και στα νότια της περιοχής έρευνας. Για τις υψηλές τιμές εδαφικής απώλειας ευθύνονται, κυρίως, το μεγάλο ύψος βροχόπτωσης καθώς και η μορφολογία, αφού οι περιοχές βρίσκονται στην ορεινή ζώνη όπου επικρατούν μεγάλα πρανή με απότομες κλίσεις. Οι περιοχές αυτές εμφανίζουν πολύ υψηλές τιμές στερεοπαροχής, αφού η επιφανειακή απορροή είναι εξίσου μεγάλη. Σε αυτό συμβάλλουν και οι γεωλογικοί σχηματισμοί οι οποίοι παρουσιάζουν μικρά ποσοστά κατείσδυσης, με αποτέλεσμα να αυξάνεται η επιφανειακή απορροή. Για τον υπολογισμό των φερτών υλικών που προέρχονται από την πλευρική και σε βάθος διάβρωση της κοίτης των χειμάρρων, χρησιμοποιήθηκαν οι κοκκομετρικές αναλύσεις των επιφανειακών ιζημάτων και έγινε προσομοίωση ροής για δοσμένες τιμές βάθους ροής. Τα αποτελέσματα της προσομοίωσης έδειξαν ότι, η αύξηση του βάθους ροής (και επομένως της ταχύτητας) συνεπάγεται αύξηση της κινητικής ενέργειας των χειμάρρων και επομένως της ποσότητας του ιζήματος που μπορούν να διαβρώσουν και να μεταφέρουν, με αποτέλεσμα να αυξάνεται και η στερεοπαροχή. Η στερεοπαροχή συνδέεται άμεσα με τις διεργασίες που λαμβάνουν χώρα στις εκβολές των χειμάρρων (απόθεση, διάβρωση). Όσον αφορά τον εντοπισμό περιοχών πλημμυρικής επικινδυνότητας, εφαρμόστηκαν τρεις μεθοδολογίες, η Υδρολογική Προσομοίωση των λεκανών απορροής, ο υπολογισμός της Ενέργειας του Χειμάρρου και η Πολυπαραγοντική Ανάλυση του Αναγλύφου. Για το σκοπό αυτό, χρησιμοποιήθηκαν πραγματικά δεδομένα των μηχανισμών απορροής και κυρίως υδρομετεωρολογικά δεδομένα επί μεγάλο χρονικό διάστημα, έτσι ώστε να ληφθούν υπόψη συνήθεις και ακραίες συνθήκες. Από την εφαρμογή των παραπάνω μεθόδων και τη σύγκρισή τους, προκύπτει μία σύγκλιση αποτελεσμάτων που σημαίνει ότι, τα σημεία που προκύπτουν είναι και τα πιθανότερα για την εκδήλωση πλημμυρικών φαινομένων. Περιοχές που παρουσιάζουν πολύ υψηλό κίνδυνο πλημμυρικής επικινδυνότητας είναι στους οικισμούς Άνω Καστρίτσι, Αργυρά και Σελλά. Ωστόσο, δεν είναι απαραίτητο σε αυτές τις θέσεις να εκδηλωθούν πλημμυρικές απορροές, ούτε και ότι η εμφάνιση τέτοιων φαινομένων αποκλείεται στις υπόλοιπες θέσεις. Από τη μελέτη των διαχρονικών μεταβολών της ακτογραμμής προκύπτει πως, η ακτή, από το στόμιο του χείμαρρου Χάραδρου μέχρι την προβλήτα του Ψαθόπυργου, συνολικά διαβρώνεται. Η διάβρωση αυτή οφείλεται, κυρίως, στον εγκιβωτισμό των χειμάρρων, στην καταστροφή του προφίλ ισορροπίας της παραλίας με την δημιουργία ασφαλτόδρομων και τοιχίων προστασίας, την κατασκευή προβόλων και λιμενικών εγκαταστάσεων, καθώς και στην απόληψη αδρανών υλικών και στον καθαρισμό των κοιτών των χειμάρρων. Η καταγραφή της υφιστάμενης κατάστασης από τη δράση των ατμοσφαιρικών κατακρημνισμάτων στις λεκάνες απορροής, καθώς και ο υπολογισμός του υδατικού ισοζυγίου της περιοχής βοηθούν στο σωστό σχεδιασμό των απαραίτητων έργων για την προστασία των υδατικών πόρων. Τα έργα αυτά θα στοχεύουν στην προμήθεια νερού καλής ποιότητας τόσο για ύδρευση όσο και για άρδευση, στην εξασφάλιση και εξοικονόμηση των απαραίτητων ποσοτήτων νερού καθώς και στην προστασία από τα ακραία υδρολογικά φαινόμενα (πλημμύρες, εδαφική διάβρωση, ξηρασίες). Η περιβαλλοντική επιβάρυνση των επιφανειακών υδάτων των χειμάρρων προκαλείται από την απόπλυση φυτοφαρμάκων και λιπασμάτων των καλλιεργούμενων εκτάσεων. Με τη δημιουργία ειδικών ζωνών βλάστησης (θάμνοι, δένδρα, χορτάρι) στα σημεία της όχθης όπου εντοπίζονται πηγές μόλυνσης, μειώνονται τα θρεπτικά συστατικά και άλατα που καταλήγουν στο χείμαρρο αφού δεσμεύονται από τις ζώνες αυτές. Παράλληλα, η καλλιέργεια των επικλινών εκτάσεων κατά τις ισοϋψείς καμπύλες καθώς και σε αναβαθμίδες θα συμβάλλει στη μείωση της εδαφικής απώλειας και της επιφανειακής απορροής φερτών υλικών. Η απόληψη υλικού από τις κοίτες των χειμάρρων Σέλεμνου και Ξυλοκέρα είναι απαγορευτική αφού εγκυμονεί κινδύνους πλημμυρίσματος της παράκτιας οικιστικής ζώνης, ενώ παράλληλα στερεί σε ίζημα την ακτή με αποτέλεσμα να παρατηρούνται φαινόμενα εκτεταμένης διάβρωσης. Αντίθετα, η ελεγχόμενη απόληψη υλικού από την κοίτη του Βολιναίου μπορεί να μειώσει τον κίνδυνο κατολίσθησης στην ακτή. Η εκτεταμένη διάβρωση κατά μήκος της ακτής μπορεί να αποκατασταθεί, έως ένα βαθμό, με την αποκατάσταση του ιζηματολογικού ισοζυγίου. Αυτό μπορεί να επιτευχθεί με την απομάκρυνση των προβόλων και την απαγόρευση κατασκευής έργων (όπως παραλιακά τοιχία και ασφαλτόστρωση της παραλίας) κατά μήκος της ακτής καθώς και με την επανατροφοδότηση της παραλίας που διαβρώνεται με άμμο από την υποπαράκτια ζώνη. Ένα μεγάλο ποσοστό (43.25%) του ετήσιου όγκου νερού που πέφτει στην περιοχή, απορρέει επιφανειακά και καταλήγει στη θάλασσα. Για την αξιοποίησή του, απαραίτητη είναι η κατασκευή φραγμάτων ανάσχεσης σε κατάλληλες θέσεις, τα οποία μειώνουν τη χειμαρρική ροή και αυξάνουν το χρόνο παραμονής του νερού στην κοίτη, με αποτέλεσμα να αυξάνεται και το ποσοστό κατείσδυσης. Παράλληλα, συγκρατούν το στερεοφορτίο των χειμάρρων, το οποίο μπορεί να συλλεχθεί και να χρησιμοποιηθεί για αδρανή υλικά. Η κατασκευή μίας τεχνητής λίμνης στη λεκάνη απορροής του Βολιναίου, μπορεί να εξοικονομεί μέχρι και το 41.16% του ετήσιου όγκου που δέχεται η λεκάνη. Το νερό αυτό θα χρησιμοποιείται για την κάλυψη υδρευτικών και αρδευτικών αναγκών, ύστερα από τον απαραίτητο έλεγχο και επεξεργασία σε ειδικές εγκαταστάσεις. / The aim of this thesis is to analyze the geological, hydrological and hydrogeological conditions of the study area and develop a complete water resources plan which will help in the protection and restoration of water quality. The study area consists of three drainage basins, these of Selemnos, Xylokeras and Volinaios. It covers 68.6 km2 and is located in NW Peloponnese, in the northern part of the prefecture of Achaia. It is bounded in the north by the Gulf of Patras and in the south by Panachaiko Mountain. From a geological perspective, the Olonos – Pindos geotectonic zone comprises the alpine substratum of the area, while Post Alpine sediments (Pliocene – Quaternary age) cover the lowlands. The land cover is constituted by forests (46.11%) and farmland (46.29%), while pasturelands are present (5.67%). Main activities, except farming and pasturing, are small industries (1.51%) next to urban or semi-urban areas. The mean elevation of the study area is 480.74 m and the mean gradient 42.04%, which indicates a high relief. This is due to tectonic activity during the Post – Alpine period that results a high uplifting rate of the area, which in the Rio basin is measured 4.5 mm/year. The mean gradient of the basins varies between 36.34% and 44.46%, the mean elevation between 441.89 m and 611.99 m and the relief ratio between 0.143 and 0.165. The drainage network is well developed with a dendritic pattern and is mostly controlled by the tectonic activity with WSW-ENE direction. According to the Strahler classification, the maximum stream order is 5th while drainage density varies between 2.425 and 3.223 and stream frequency between 5.175 and 8.742. Analysis of textural characteristics for river-bed sediments in the three torrents showed that lithology and mean size are mainly related to the inflow of new material (at the upper sampling stations) and anthropogenic interventions (at the 2-3 lower sampling stations). Pebbles were divided qualitatively into three major categories; limestone, chert and sandstone, with limestone and chert rates showing reverse distribution. Roundness is mainly related to the inflow of new material (for Selemnos and Volinaios), while for Xylokeras to anthropogenic interventions as well. The particle shape is often disc-shaped and spherical and less blade and rod-like. Sphericity is related to lateral sediment sources and to anthropogenic interventions (for Selemnos) and to selective transport as well (for Volinaios). For Xylokeras, sphericity is mainly related to the inflow of new material. Subsurface sediments show very low sorting and positive asymmetry, as a result of fine-grained sediment trapped into coarse-grained, while flow velocity remains steady. From a meteorological perspective, June, July and August are mostly dry, while November and December are mostly wet, with precipitation increasing 85 mm every 100 m of altitude. Maximum temperature is occur during July and August and decreases at a rate of 0.75°C every 100 m of altitude. Minimum values are during January and February. Moisture varies according to rainfall rates and temperature according to sunlight. Moisture and temperature are showing reverse distributions. The climate is mild with dry summer. The mean annual precipitation (period 1975-2004) for the studied area reaches 1168.84 mm that corresponds to 71.649x106 m3. A small amount of the water infiltrates (19.07%), while a significant volume of 31.013x106 m3 (43.25%) runs off and ends up to the sea. Another 27.149x106 m3 (37.68%) are lost through evaporation and transpiration processes. The main direction of underwater flow in the alluvial aquifer is N to NW, while the mean variance of water level is 2.05 m. The hydraulic gradient varies between 2.5‰ (for Selemnos and Xylokeras basins) and 5-8‰ (for the Volinaios basin). Chemical analysis of surface water (torrent flow) and groundwater (alluvial aquifer) took place during 2005-2008. Main contamination sources for surface water are agricultural activities, because of the use of fertilizers and intensive farming that affect nitrogen and phosphorus balance. However, these concentrations are not prohibitive for irrigation or water supply, given that there is appropriate chemical treatment and purification. Groundwater can be classified to the CaHCO3 chemical type that includes generally freshwater with good recharge and renewal conditions. Low concentrations of Cl-, Na+ and electric conductivity between 433 and 771.5 μS/cm define water with good drinking quality. According to the SAR-EC diagram, groundwater is classified to S1-C2 and S1-C3 types, which indicate good irrigation quality. Prediction of erosion and flood hazard is necessary for the right planning and development for the sufficient control of hazards due to natural phenomena (rainfalls and storms). Soil erosion was estimated using the Universal Soil Loss Equation. This model calculates the mean annual soil erosion from cultivated (or non-) land using geological, geomorphological and meteorological data. The results show that regions of high risk for soil erosion are mainly located to Argyra, Sella and Pititsa as well as to the southern part of the area. Sediment transport is high as well due to increased runoff values. Sediment derivation due to bed surface corrosion was calculated using grain size analysis of bed-surface sediments. Sediment derivation is mainly connected to the coastal processes (deposition, erosion). Three models were used to determine regions with high risk of flood hazard; Hydrological Simulation of drainage basins, Stream Power and Relief Factor Analysis. For these models, real meteorological and runoff data were used. These models show a convergence of results which means that the areas of Ano Kastritsi, Argyra and Sella are regions with high risk of flood hazard. An investigation of recent shoreline shifting was also conducted (from Haradros river mouth to Psathopyrgos). The investigation showed that the shoreline is mainly eroded due to human activities such as harbor and road construction, river bed flattening and bed load extraction, causing the disturbance of natural coastal process. Streams can be polluted by a variety of substances from adjacent lands such as soil particles (sediment) and nutrients (nitrogen and phosphorus) through runoff. Vegetation within a riparian zone can slow the overland movement of water and cause sediment and attached nutrients to be deposited on the land before they can reach the stream channel. In addition, contouring and terrace cultivation will minimize soil erosion and sediment transport. Bed load extraction is prohibitive for Selemnos and Xylokeras due to high risk of flood to the coastal urban zone. For Volinaios a selective bed load extraction could prevent a future coastal slide at the river mouth. Coastal erosion can be reduced with the restoration of natural coastal process. This can be achieved with the restriction of human activities across the shoreline such us road, harbor and wall construction as well with sand-supply of the eroded coast. A significance percent (43.25%) of the annual volume of water runs off and ends up to sea. Construction of small dams will result in the reduction of torrential flow and increase water infiltration. Also, suspended and bed-load sediment can be easily collected and used for construction material. In addition, a big dam in Volinaios drainage basin can save up to 41.16% of the annual water of the basin. The water can be used for irrigation and water supply, after appropriate treatment and purification.

Η παρούσα διατριβή είναι μία αρχαιομετρική μελέτη η οποία εστιάζεται στα ρωμαϊκά, ελληνιστικά και αρχαϊκά κεραμικά της Βορειοδυτικής Πελοποννήσου. Πετρογραφική, ορυκτολογική και γεωχημική έρευνα πραγματοποιήθηκε σε κεραμικά όστρακα ρωμαϊκών λυχναριών και ελληνιστικών και αρχαϊκών αγγείων διαφόρων τύπων (π.χ. κοτύλη, κάνθαρος, εξάλειπτρο, κιονωτός κρατήρας, μαγειρικό σκεύος). Τα ρωμαϊκά λυχνάρια (τέλη του 1ου μ.Χ.- έως το τέλος του 3ου-αρχές 4ου αι. μ.Χ..) προέρχονται από τρεις ανασκαφές που πραγματοποιήθηκαν στην πόλη των Πατρών. Οι δύο από αυτές έφεραν στο φως τα εργαστήρια παραγωγής των λύχνων (Εργαστήριο Α: ερυθροβαφή λυχνάρια, και Εργαστήριο Β: άβαφα λυχνάρια) ενώ η τρίτη αφορά ένα Λυχνομαντείο (αποθέτης λυχναριών). Πριν την εύρεση των Εργαστηρίων Α και Β τα λυχνάρια που βρίσκονταν σε ανασκαφές της Πάτρας (και της ευρύτερης περιοχής της Αχαΐας) θεωρούνταν τα μεν ερυθροβαφή εισηγμένα από την Ιταλία τα δε άβαφα, λόγω του χρώματος του πηλού τους, εισηγμένα από την Κόρινθο. Τα αρχαϊκά και ελληνιστικά κεραμικά όστρακα προέρχονται από αποθέτη της ανασκαφής της Κάτω Αχαΐας, η οποία έφερε στο φως τον ελληνιστικό οικισμό της Αρχαίας Δύμης (3ος-2ος αι. π.Χ.). Η τυπολογία των αρχαϊκών οστράκων (τέλη 7ου αρχές 6ου αι. π.Χ.) ομοιάζει με την αντίστοιχη των κορινθιακών αρχαϊκών αγγείων. Προσδιορίζοντας τα πετρογραφικά, ορυκτολογικά και γεωχημικά χαρακτηριστικά των κεραμικών δειγμάτων καθορίστηκε η πηγή προέλευσης της πρώτης ύλης τους και κατ´ επέκταση ο τόπος παραγωγής τους, ενώ δημιουργήθηκαν ομάδες αναφοράς που χαρακτηρίζουν την αρχαϊκή, ελληνιστική και ρωμαϊκή κεραμική λεπτοκρυσταλλικών αγγείων σε περιοχές της ΒΔ Πελοποννήσου. Η γεωλογική πηγή προέλευσης της ασβεστούχου αργιλικής πρώτης ύλης για την παραγωγή των κεραμικών και των τριών ιστορικών περιόδων είναι κοινή και προέρχεται από τα τοπικά τεφρά έως πρασινότεφρα Πλειο-Πλειστοκαινικά λιμναία και λιμνοθαλάσσια αργιλικά ιζήματα της ΒΔ Πελοποννήσου. Σύγκριση των πετρογραφικών, ορυκτολογικών, ορυκτοχημικών και γεωχημικών αναλύσεων δειγμάτων τοπικής αργίλου από τις Πλειο-Πλειστοκαινικές αποθέσεις που συλλέχθηκαν από την ευρύτερη περιοχή των ανασκαφών και αρχαίων κεραμικών έδειξε πλήρη αντιστοιχία. Το πιο ισχυρό στοιχείο όμως για την εξαγωγή του συμπεράσματος, ότι οι αρχαίοι κεραμείς χρησιμοποίησαν τα αργιλικά ιζήματα της ευρύτερης περιοχής τους ως πρώτη ύλη των κεραμικών, είναι η παρόμοια διακύμανση των κανονικοποιημένων τιμών των ιχνοστοιχείων και των σπάνιων γαιών, το ίδιο σχήμα κατανομής του Eu, και οι παρόμοιοι λόγοι Th/Co, Th/Sc, La/Co, La/Sc. Η πιθανή θερμοκρασία όπτησης που προέκυψε από την οπτική ενεργότητα της μικρομάζας κατά την πετρογραφική παρατήρηση και τον προσδιορισμό των ορυκτών όπτησης (φασαΐτης, γκελενίτης, ανορθίτης, σανίδινο) με την περιθλασιμετρία ακτίνων Χ, έδειξε πως η θερμοκρασία όπτησης κυμάνθηκε από Τ<700°C έως Τ≥1000°C για τα ρωμαϊκά λυχνάρια και για τα αρχαϊκά και ελληνιστικά όστρακα και με οξειδωτική ατμόσφαιρα να επικρατεί ως επί το πλείστον εντός του κλιβάνου. Όμως, οι αρχαίοι κεραμείς των Αρχαϊκών και Ελληνιστικών χρόνων φαίνεται πως έδιναν μεγαλύτερη προσοχή στην εφαρμογή των συνθηκών όπτησης (θερμοκρασία, ατμόσφαιρα, χρόνος όπτησης) από τους κεραμείς των Ρωμαϊκών χρόνων. Η πρώτη ύλη δεν φαίνεται να έχει υποστεί κάποια μορφή επεξεργασίας πριν από το ζύμωμα από τους κεραμείς κατά την παραγωγή των λύχνων, ενώ για την παραγωγή των αρχαϊκών και ελληνιστικών αγγείων η ομοιομορφία της μικρομάζας τους και οι χαμηλότερες περιεκτικότητες K2O, Na2O, Cs, Rb, CaO, που τα διαχωρίζει από τα ρωμαϊκά λυχνάρια, είναι ενδείξεις ότι η πρώτη ύλη υπέστη μία μικρή επεξεργασία καθίζησης για την απομάκρυνση των πιο αδροκρυσταλλικών κλαστικών κόκκων. Για την ‘ταυτοποίηση’ της πρώτης ύλης και των συνθηκών όπτησης των αρχαίων κεραμικών, κατασκευάστηκαν στο εργαστήριο κεραμικά δοκίμια χρησιμοποιώντας δείγματα τοπικής αργίλου, τα οποία ψήθηκαν σε τρεις διαφορετικές θερμοκρασίες 850°, 950° και 1050°C με αργό ρυθμό όπτησης. Η μακροσκοπική, πετρογραφική, ορυκτολογική και ορυκτοχημική ανάλυση των κεραμικών δοκιμίων έδωσε αποτελέσματα παρόμοια έως ταυτόσημα με τα αντίστοιχα αποτελέσματα των αρχαίων κεραμικών. Οι ομάδες αναφοράς με τα αρχαιομετρικά χαρακτηριστικά των ρωμαϊκών, ελληνιστικών και αρχαϊκών κεραμικών από ανασκαφές της ΒΔ Πελοποννήσου και ο προσδιορισμός της τοπικής προέλευσης της πρώτης ύλης τους σκοπό έχουν να συνεισφέρουν σε μελλοντικές συγκρίσεις : 1. Των πατρινών λυχναριών με λυχνάρια που έχουν παραχθεί από εργαστήρια της Κορίνθου και των Αθηνών ώστε να μπορέσει να γίνει ο διαχωρισμός της πρώτης ύλης τους και της τεχνολογίας τους. 2. Τα Εργαστήρια Α και Β έκαναν εξαγωγές λυχναριών. Η σύγκριση των ομάδων αναφοράς των πατρινών λυχναριών με λυχνάρια από ανασκαφές άλλων περιοχών θα προσδιορίσει εάν τα λυχνάρια που συλλέχθηκαν στις συγκεκριμένες περιοχές έχουν πατρινή προέλευση παραγωγής. 3. Των αρχαϊκών και ελληνιστικών λεπτοκρυσταλλικών αγγείων που έχουν παραχθεί από εργαστήρια του νομού Αχαΐας με αντίστοιχα κεραμικά αγγεία (ίδιας τυπολογίας και χρονολογίας) από ανασκαφές άλλων περιοχών για να προκύψουν πιθανές εμπορικές και οικονομικές συναλλαγές. / Petrographic, mineralogical and geochemical research was carried out on Roman ceramic lamps and Hellenistic and Archaic wares derived from excavations in northwestern Peloponnese. The studied sherds of Roman lamps (the late 1st A.D. - until the end of the 3rd - early 4th c. AD.) were collected from three excavations in the city of Patras, two pottery Workshops (A:produced red-painted lamps and B:produced unpainted lamps) and one Lychnomanteion. Until the excavations brought to light the existence of the two lamp Workshops (A and B), it was assumed that the red-painted lamps were imported from Italy and the unpainted lamps were imported from Corinth so as they were called “imported” and “Corinthian” lamps respectively. A deposit of Archaic ceramic sherds, dating from the late 7th - early 6th c. BC and Hellenistic sherds have been unearthed in the excavation of an Hellenistic settlement of Ancient Dyme (3th - 2nd c. BC) in the city of Kato Achaia. These sherds represent individual wares such as: skyphos, pinakio and krateras, and they display typological influence by Corinthian wares. The study of the petrographic, mineralogical and geochemical characteristics of ceramic samples allowed us to determine the provenance of the raw materials used by ancient potters for their productions. Also a database is created based on these archaeometric characteristics of ancient fine wares in northwestern Peloponnese. The provenance of raw materials for the production of the Roman lamps and the Archaic and Hellenistic sherds is similar and derived from the local Plio-Pleistocene lagoon and lacustrine sediments of northwestern Peloponnese. Clay samples were collected from the Plio-Pleistocene deposits around the excavations and they were subjected to petrographic, mineralogical and geochemical analyses. The comparison of the results of their analyses with those of ancient ceramics indicated complete similarity. A comparison of the rare earth element and trace elements variation diagrams (spidergrams) between ancient ceramics and clay samples shows that the geochemical patterns of the ancient ceramics are very similar and fit well to the geochemical patterns of the local clay samples. These similarities strongly confirm the above suggestion that the ancient ceramics were produced from clay-rich sedimentary deposits of NW Peloponnese. The firing-temperature which was estimated based on the optical activity of micromass and the new mineral phases crystallized during firing (fassaite, gehlenite, anorthite, sanidine) indicated that for Roman lamps and Archaic and Hellenistic wares, the firing temperature ranged from Τ<700°C to Τ≥1000°C with a prevailing oxidizing atmosphere in the kilns. The potters in Archaic and Hellenistic times paid greater attention to the application of the firing conditions such as temperature, atmosphere and firing time than potters in Roman period. For Roman lamps their raw material does not seem to have been subjected to any initial processes (e.x. levigation, settling, sieving), in contrast the raw materials of the Archaic and Hellenistic sherds could have been subjected to a small refinement. Using local clay material, ceramic bricks produced in the laboratory in order to facilitate through their comparison the ‘identification’ of raw materials and firing conditions of ancient ceramics. The macroscopic, petrographic, mineralogical results of ceramic bricks are similar or identical to those of ancient ceramics. The archaeometric study of Roman ceramic lamps and Hellenistic and Archaic wares from excavations in NW Peloponnese aims to contribute to future comparison such as : 1. Between lamps produced in Patraian workshops with lamps produced in Corinthian, Athenian and Italian workshops in order to determine the provenance of their raw materials and technology. 2. Workshop A and B exported lamps. So the comparison of the archaeometric data of their lamps with the archaeometric data of lamps which have been found or will be found in excavations out of Achaia county, will help to decipher if the latter lamps were produced in Workshops A or B. 3. The Archaic and Hellenistic fine sherds studied here were produced in workshops established in the county of Achaia. The comparison of their archaeometric data with that data of fine wares (same typology and chronology) collected in excavations of other regions may give information about the commercial and financial dealings of the inhabitants of the Achaia county (Ancient Dyme).